DE529001C - Quecksilber-Schaltvorrichtung - Google Patents

Description

Außer den sogenannten Quecksilberwippen zum öffnen und Schließen von Stromkreisen sind auch schon Quecksilberschaltvorrichtungen bekannt geworden, bei denen zur Aufnahme des Quecksilbervolumens ein kommunizierendes Röhrenpaar vorgesehen ist, das mit den Anschlußstellen zusammen hin und her bewegt wird und oberhalb des Quecksilberspiegels durch ein Ausgleichsrohr verbunden ist. Während bei den Quecksilberwippen infolge der unbestimmten Adhäsionsverhältnisse zwischen Glasröhren und Quecksilberfüllung eine genaue Kontaktgebung bei einem bestimmten Verdrehungswinkel nicht erreicht werden kann, ist bei den nach Art eines Hohlringschalters gebauten Quecksilberschaltvorrichtungen dieser Nachteil vermieden.

Diese Quecksilberschaltvorrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß mit ihnen keine großen Stromstärken bewältigt werden können. Dies hat darin seinen Grund, daß die aus Glas oder Quarzglas hergestellten einteiligen Gehäuse bzw. Ringe der bei der Stromunterbrechung nur an einer Stelle konzentrisch auftretenden Hitze

as nicht gewachsen sind und größtenteils zerspringen. Dies Zerspringen der Gehäuse wird weiterhin noch durch die von der Herstellung der vorhandenen inneren Spannungen weiter begünstigt.

Es ist auch eine Quecksilberschaltvorrichtung bekannt geworden, bei der zur Aufnahme des Quecksilbervolumens ein kommunizierendes Röhrenpaar vorgesehen ist, das oberhalb des Quecksilberspiegels durch ein Ausgleichsrohr verbunden ist und bei der das Verbindungsrohr der kommunizierenden Röhren aus einem beweglichen, beispielsweise einem Gummischlauch besteht, um die Verbindung mit dem einen beweglich angeordneten Quecksilbergefäß aufrechtzuerhalten. Bei einer derartigen Vorrichtung ergibt sich jedoch der Nachteil, daß im Laufe der Zeit infolge Alterns des Werkstoffes und durch das erhitzte Quecksilber eine Brüchigkeit dieses beweglichen Schlauches eintritt und die Anlage dadurch nicht mehr betriebsfähig ist.

Alle die bei den vorbekannten Einrichtungen bestehenden Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß das Verbindungs- und Ausgleichsrohr der kommunizierenden Gefäße als metallischer Hohlkörper ausgebildet sind, die durch die aus Isoliermaterial bestehenden kommunizierenden Gefäße mechanisch festgehalten, elektrisch aber voneinander isoliert werden, so daß jeder der metallischen Hohlkörper einen Schaltkontakt bildet. Nunmehr kann auch das Gehäuse den Wärmeverhältnissen der Vorrichtung angepaßt und für die Stelle des Gehäuses, die die größte Wärme auszuhalten hat, ein geeigneter Werkstoff gewählt werden. An den Stellen, an denen dieMetallhohlkörper durch die Isolierkörper mechanisch zusammengehalten, elektrisch aber durch diese getrennt werden,kann

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. August Ster\el in Dresden,

die Kontakttrennung erfolgen. Es bietet sich also bei dieser Ausführung der Quecksilberschaltvorrichtung die Möglichkeit, hochbelastbare Quecksilberschalter mit guter Wärmeableitung zu bauen. Weiterhin kann das Niederschlagen des beim Unterbrechungsvorgang verdampften Quecksilbers durch Aufsetzen von Kühlrippen auf die Metallhohlkörper beschleunigt werden.

ίο In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung dargestellt.

Nach Abb. ι besteht das Verbindungsrohr il der kommunizierenden Röhren 12, 13 und das Ausgleichsrohr 14 aus Metall. Die Röhren werden durch Isolierkörper 15, 16 gebildet, die gleichzeitig die Enden des Verbindungsrohres 11 und des Ausgleichsrohres 14 zu einem Hohlring verbinden. Um das kommunizierende Rohr 12 des Isolierkörpers 15 verläuft eine Rinne 17. Da an bzw. in diesem Isolierkörper der Lichtbogen gezogen wird, besteht dieser entweder ganz aus gegen den Unterbrechungslichtbogen widerstandsfähigen Stoffen, wie z. B. Quarz, Porzellan, Speckstein, Steatit u. dgl., oder enthält, *5 wie Abb. 2 zeigt, eine auswechselbare Düse 18 aus solchem Stoff. Der andere Isolierkörper 16, welcher als Hohlgefäß ausgebildet ist, wird zweckmäßig wegen der bequemen Abschmelzbarkeit bei innerer Gasfüllung des Ausgleichsrohres 14 und, damit man den Quecksilberspiegel jederzeit erkennen kann, aus durchsichtigem Stoff, beispielsweise Glas, hergestellt. Als Dichtungen der Metallhohlkörper mit den Isolierkörpern kommen die üblichen Glasdruck- bzw. hochvakuumdichten Flansche, Kittungen, Schliffe oder Einschmelzungen in Anwendung. Die Anschlüsse 19 und 20 sind unmittelbar an den metallischen Rohren 11,14 angebracht und auf diese Rohre Kühlrippen 21 aufgesetzt, die auch dadurch gebildet werden können, daß der betreffende Rohrteil wellenförmig wie an der Stelle 22 der Erweiterung 23 gestaucht wird. Von einem Bügel 24 aus Isolierwerkstoff werden die rechten Enden der metallischen Rohre 11 und 14 gehalten, so daß beiBewegen des Bügelarmes 25 nach unten der ganze Hohlringschalter in die Einschaltlage I gebracht wird.

Abb. 2 läßt eine konische Ausbildung der Düse 18 an dem Isolierkörper 15 erkennen. In diesem Falle spritzt bei Bewegen des Hohlringschalters in die Schaltlage I das Quecksilber in die Erweiterung 23 hinein, die hier durch einen besonderen Isolierkörper 26 gebildet wird. Die beiden Isolierkörper 15 und 26 sind durch einen besonderen Metallkörper 27 miteinander verbunden, so daß drei Anschlüsse 19, 20, 28 vorgesehen werden können und bei genügend tiefliegender Einschaltstellung I bzw. II eine zweifache Kontaktgebung mit derselben Schaltvorrichtung erfolgen kann.

Zwecks besserer Kontaktgebung bei größeren Stromstärken können noch erfindungsgemäß auf die Enden der kommunizierenden Röhren bzw. der Isolierhohlkörper, an denen ja durch den Quecksilberein- und -austritt die Kontaktgäbe bzw. Stromunterbrechung stattfindet, noch metallische Gitternetze 29 oder einfache Drähte gelegt werden, die mit dem einen Anschluß ständig in Verbindung stehen. Wird der Hohlringschalter entgegengesetzt dem Uhrzeigersinne bewegt, so bewegt sich dieses Metallgebilde langsam auf den Quecksilberspiegel in dem kommunizierenden Rohr zu, und bei Berühren von Quecksilber und Metall erfolgt eine Kontaktgebung.

Nach Abb. 3 wird zur besseren Kontaktgebung das Ausgleichsrohr 14 an seinem Ende zu einem Trichter 30 bzw. zu einer auswechselbaren Düse verengt. Das Quecksilber, welches bei Stromschluß die Erweiterung 23 des Rohres 14 erfüllte, läuft bei Anheben des Hohlringschalters in die Schaltstellung ο in den Isolierkörper 15 ab. Die Stromunterbrechung findet statt, sobald der Quecksilberspiegel den unteren Rand des Metalltrichters 30 unterschritten hat.

Ein derartig ausgebildeter Hohlringschalter eignet sich insbesondere zum Einschalten bzw. Unterbrechen hoher Strömstärken und ist infolge seiner robusten Bauart auch in schweren Betrieben verwendbar. Auch können bei dieser Ausführung etwa während des Schaltvorganges auftretende erhebliche Innendrücke aufgenommen werden.

In Abb. 4 ist eine Ausführungsform des Hohlringschalters dargestellt, bei der die Drehachse ⁹^ 31 sich in dem Mittelpunkt des Isolierkörpers 16 befindet. Die Schaltstelle ist ähnlich wie die nach den Abb. 1 bis 3 ausgebildet. Auf das Ende des Verbindungsrohres 11 ist wieder ein Isolierkörper 32, sodann ein Metallring 33 mit einer Kühlrippe 34, sodann wiederum ein Isolierkörper 35 mit einem Metallring 36 und schließlich noch ein Isolierkörper 37 gesetzt, an den sich sodann erst das Ausgleichsrohr 14 anschließt. Die Isolierkörper haben eine derartige Form, daß bei ihrem Bewegen in die Schaltlagen o, II und III das Quecksilber eine Zeitlang noch in den Erweiterungen 38 verbleibt und so eine gewisse Schaltverzögerung bewirkt. Die Metallringe 33, 36 und das Ausgleichsrohr 14 sind mit den Endpunkten von Widerständen 39, 40 verbunden, die an dem einen Netzpol 41 liegen, während, das Verbindungsrohr 11 unmittelbar an den anderen Netzpol 42 gelegt ist. Es eignet sich die Schaltvorrichtung in dieser Ausführung auch in an sich bekannter Weise für das Anlassen von Motoren,, bei denen nacheinander Widerstände kurzgeschlossen bzw. ausgeschaltet werden müssen.

Die Abb. 5 und 6 zeigen eine andere Anordnung der Drehachse 31, nämlich unterhalb des Quecksilberspiegels. Hier erfolgt die Bewegung

des Hohlringschalters durch eine Doppelhandkurbel 43 oder ein Handrad mit einer Hebelübertragung 44. Die Handbetätigung kann natürlich auch durch einen Schaltmagneten ersetzt werden.

Die Ausbildung der Schaltvorrichtung gemäß der Erfindung mit einer veränderlichen Zeitverzögerungseinrichtung lassen die Abb. 7 und 8 erkennen. Nach Abb. 7 ist in die Ausgleichleitung 14 ein Gasdrosselventil 45 und in die Verbindungsleitung 11 ein das darin befindliche Quecksilber drosselndes, verstellbares Nadelventil 46 eingeschaltet. Das Quecksilber steht in diesem Falle in der sanduhrartigen Erweiterung 23 des Ausgleichsrohres 14 genau so hoch wie in dem ebenso großen Isolierkörper 16 auf der anderen Seite. Die Schaltvorrichtung ist in Stromschlußstellung I gezeichnet. Zieht das rechts der Achse 31 befindliche Solenoid 47 den

ao Eisenkern an, so wird der Ouecksilberspiegel mitsamt der Erweiterung 23 hochgehoben. Das Quecksilber läuft dann durch das Verbindungsrohr 11 über das drosselnde Nadelventil 46 allmählich nach dem Isolierkörper 16 ab. Die Zeit, in der der Quecksilberspiegel in der Erweiterung 23 so weit heruntergeht, daß er eine Unterbrechung der Verbindung der Anschlüsse 19 und 20 bewirkt, hängt von der jeweils eingestellten Anfangsfüllung der Erweiterung 23 und der Stellung der Drosselnadel 46 bzw. des Gasdrosselventils 45 ab. In dieser Form dient der Hohlringschalter beispielsweise als Überstromzeitschalter.

Schließlich zeigt Abb. 8 den Hohlringschalter als selbsttätige Schaltvorrichtung, bei der das metallische Verbindungsrohr 11 schraubenförmig um einen Schenkel eines geschlossenen Eisenkernes 48 mit einem gewissen Spielraum herumgelegt ist. Auf dem Eisenkern befindet sich eine gleichachsige Drahtwicklung 49, die von dem durch die Schaltvorrichtung gehenden Strom durchflossen wird. Infolge Reihenschaltung der Drahtwicklung 49 mit dem Verbindungsrohr 11 erfolgt bei einem bestimmten

Überstrom ein Abstoßen der schraubenförmigen Windungen des Verbindungsrohres 11 und dadurch ein Hochheben der Erweiterung 23. Durch Einbau einer Drosselnadel 46 kann noch die gleiche Wirkung erreicht werden, wie sie bereits bei Abb. 7 beschrieben ist, nämlich daß eine Abschaltung erst nach Ablauf eines bestimmten Zeitraumes erfolgt. Die Einstellung des Ansprechens der Einrichtung kann durch verstellbare Gewichte 50 bewirkt werden, die mit dem Hohlringschalter etwa auf der Drehachse 31 angeordnet sind. Durch Anschläge 51 läßt sich der Ausschlag dieses selbsttätig ansprechenden Hohlringschalters begrenzen.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Quecksilber-Schaltvorrichtung, bei der zur Aufnahme des Quecksilbers kommunizierende Gefäße vorgesehen sind, die durch eine Rohrleitung miteinander in Verbindung stehen und auch oberhalb des Quecksilberspiegeis durch ein Ausgleichsrohr verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungs- und das Ausgleichsrohr als metallischer Hohlkörper ausgebildet sind, die durch die aus Isoliermaterial bestehenden kommunizierenden Gefäße mechanisch fest zusammengehalten, elektrisch aber voneinander isoliert werden, so daß jeder der metallischen Hohlkörper einen Schaltkontakt bildet.

2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 zum Schalten mehrerer Stromkreise, dadurch gekennzeichnet, daß die kommunizierenden Gefäße durch abwechselnd isolierende und metallisch leitende Hohlkörper gebildet sind, von denen die metallischen Hohlkörper ebenfalls Schaltpole bilden.

3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Verbindungs- bzw. Ausgleichsrohr und ihre Verbindungshohlkörper Kühlrippen aufgesetzt sind.

4. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr des Isolierhohlkörpers an der Ouecksilberein- und -austrittsstelle durch ein metallisches Sieb bzw. Gitter abgedeckt ist.

5. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des metallischen Ausgleichsrohres zu einem Trichter bzw. zu einer auswechselbaren Düse zusammengezogen ist und dessen gegebenenfalls verstärkte Kante als Stromunterbrechungsstelle dient.

6. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eins der metallischen Rohre durch das Fenster eines Eisenkernes als Wicklung geführt ist.

7. Schaltvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das als Wicklung ausgebildete Rohr schraubenförmig um einen Schenkel des Eisenkernes mit Spielraum gewunden ist und elektrodynamisch durch eine auf dem gleichen Kern befindliche Spule bewegt wird.

8. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 bis 7 mit einer Zeitverzögerungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitverzögerung durch ein in das Verbindungs- oder Ausgleichsrohr gesetztes Drosselventil bewirkt wird.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen